電力通信在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

譚毅剛

摘 要：隨著電力企業(yè)發(fā)展壯大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性日漸體現(xiàn)。但是電力系統(tǒng)運(yùn)行也承擔(dān)著越來越大的壓力：高峰負(fù)荷增長(zhǎng)導(dǎo)致電力系統(tǒng)容量日漸緊張，電氣設(shè)備的老化影響到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。因此為確保電網(wǎng)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力利用率，采用何種有效措施對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行創(chuàng)新，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力，已經(jīng)成為電力企業(yè)急需解決的主要問題。文章主要從電力通信的關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，分析了電力通信在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，以供參考完善。

關(guān)鍵詞：電力通信；智能電網(wǎng)；應(yīng)用

智能電網(wǎng)主要是以集成、雙向和高速的通信技術(shù)為依據(jù)，集傳感器技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、設(shè)備技術(shù)和控制方法為一體，建立的能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷供電、互補(bǔ)供電、各種電源、客戶終端和電網(wǎng)無(wú)痕連接，以達(dá)到提升電網(wǎng)可靠性、電能質(zhì)量與效率，降低電網(wǎng)損耗，減少電網(wǎng)故障發(fā)生概率的目的。因此為滿足高度市場(chǎng)化的電力交易需要，降低電網(wǎng)損耗，提升電網(wǎng)使用率，將電力通信與智能電網(wǎng)有效融合，對(duì)提高電力通信系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量具有重要意義。

1 電力通信的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 用戶戶內(nèi)網(wǎng)

用戶戶內(nèi)網(wǎng)作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，是一個(gè)典型的家庭能源管理系統(tǒng)。主要是將用電用戶電器全部連接到智能電表中，智能電表將測(cè)量數(shù)據(jù)信息及時(shí)傳輸給本地?cái)?shù)據(jù)集中分配器，動(dòng)態(tài)管理能源消耗量，降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信。例如在公共頻段上，通過具有下一代IP地址（IPv6）的無(wú)線電表對(duì)電能和電器進(jìn)行管理，方便用戶隨時(shí)查看用電量，了解用戶電能的使用信息。而電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商能夠通過電表計(jì)量、查詢與管理用戶的用電情況，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行，一旦電網(wǎng)受到?jīng)_擊，即可自動(dòng)切斷電氣設(shè)備的電源。

1.2 廣域網(wǎng)

廣域網(wǎng)包括多個(gè)用戶戶內(nèi)網(wǎng)、領(lǐng)域區(qū)域網(wǎng)、其他數(shù)據(jù)集中分配器與中心控制器，廣域網(wǎng)覆蓋地理區(qū)域十分廣泛，能夠維持發(fā)電與配電單元之間通信的穩(wěn)定性。由于智能電網(wǎng)和其他應(yīng)用共享網(wǎng)絡(luò)，在使用的過程中會(huì)出現(xiàn)延遲、網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況，因此在實(shí)際使用時(shí)，必須設(shè)置一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)，通過傳感器與制動(dòng)器數(shù)據(jù)，優(yōu)化電信運(yùn)行通道，確保信號(hào)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中無(wú)縫傳遞。

1.3 領(lǐng)域區(qū)域網(wǎng)

領(lǐng)域區(qū)域網(wǎng)是幾個(gè)本地?cái)?shù)據(jù)集中分配器相互連接的用戶戶內(nèi)網(wǎng)，目的是從用戶戶內(nèi)網(wǎng)中，采集有效的能耗信息，并存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)集中分配器中。領(lǐng)域區(qū)域網(wǎng)的覆蓋面積相對(duì)比較廣泛，不僅包括一個(gè)城市內(nèi)的建筑物，還包括四周城鄉(xiāng)結(jié)合的建筑物。例如在城市與農(nóng)村地區(qū)中，領(lǐng)域區(qū)域網(wǎng)的覆蓋范圍不僅包括本地?cái)?shù)據(jù)集中分配器最高達(dá)500～700m距離的建筑，在城市地區(qū)內(nèi)，無(wú)線局域網(wǎng)還可作為領(lǐng)域區(qū)域網(wǎng)實(shí)體之間的通信設(shè)備。例如在LTE系統(tǒng)中的室內(nèi)基站設(shè)備，應(yīng)用蜂窩網(wǎng)絡(luò)與Femtocell，通過智能分配信道拓寬醫(yī)用網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)信息，為智能電網(wǎng)開放性地兼容各種設(shè)備提供通信支持，加強(qiáng)智能電網(wǎng)信號(hào)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的QoS服務(wù)。

2 電力通信在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 電力輸送

智能電網(wǎng)具有較強(qiáng)的電力輸送能力，能夠在規(guī)定時(shí)間完成大容量、遠(yuǎn)程的電力輸送，并且消耗能源較低。同時(shí)智能電網(wǎng)引入的可再生能源，能夠合理優(yōu)化配置電力傳輸速度。因此為提高電網(wǎng)監(jiān)控性能和電力輸送能力，確保電力輸送過程的穩(wěn)定性、安全性，電力企業(yè)必須將電力通信有效融入到電力輸送線路的監(jiān)控系統(tǒng)中，借助電力通信技術(shù)，全方面檢測(cè)電網(wǎng)終端、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和線路狀況，實(shí)時(shí)分析、存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，一旦電力輸送過程中發(fā)生故障問題，能夠方便人員提出針對(duì)性解決對(duì)策，充分發(fā)揮電力通信的效用。

2.2 用電

用電系統(tǒng)是整個(gè)智能電網(wǎng)供電系統(tǒng)的終端，在用電終端，用戶用電相對(duì)復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息的方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化用戶用電的需要。因此在用電過程中，應(yīng)用電力通信技術(shù)，能夠快速采集用戶的用電信息，確保用戶終端和供電系統(tǒng)的雙向交流，從而提升電力服務(wù)水平。例如為實(shí)現(xiàn)變電站、公變、轉(zhuǎn)變和用電用戶對(duì)電量集抄管理與計(jì)量異常監(jiān)測(cè)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、人口分散和用電需求量較低的區(qū)域，可以光纖專網(wǎng)為主建設(shè)遠(yuǎn)程通信道，輔以無(wú)線專網(wǎng)與公網(wǎng)通信覆蓋偏遠(yuǎn)地區(qū)，并適當(dāng)增加配電線載波通信，提高配電網(wǎng)監(jiān)控能力。然后采用低壓載波加RS485方式覆蓋新小區(qū)，實(shí)現(xiàn)載波抄收，保證用戶終端和用電系統(tǒng)的雙向交流。

2.3 變電站

智能變電站作為現(xiàn)代智能電網(wǎng)的終端，電力企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)智能變電站管控的智能化、自動(dòng)化，按照智能變電站運(yùn)行情況，安裝了大量的數(shù)據(jù)監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控變電站運(yùn)行狀態(tài)，將運(yùn)行數(shù)據(jù)反饋到控制端，方便工作人員了解整個(gè)變電站運(yùn)行情況，為有關(guān)人員決策提供依據(jù)，以降低變電站因自動(dòng)控制失誤引發(fā)安全事故發(fā)生的概率。而電力通信應(yīng)用，正好能夠滿足這一需求，借助信息、傳感和智能控制等技術(shù)，監(jiān)控各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，將監(jiān)控設(shè)備獲取信息及時(shí)反饋到集控中心，然后按照有效數(shù)據(jù)發(fā)出相應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)令，從而確保整個(gè)智能變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 安全領(lǐng)域

為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)和信息流之間運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，必須將電力通信技術(shù)有效應(yīng)用到智能電網(wǎng)的安全領(lǐng)域中，通過縱向加密、網(wǎng)絡(luò)反腐、橫向隔離和災(zāi)害預(yù)警技術(shù)，有效規(guī)避智能網(wǎng)絡(luò)的安全問題，加強(qiáng)電網(wǎng)的安全防護(hù)能力，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性能，促進(jìn)智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 配電網(wǎng)

配電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的核心部分，是一個(gè)集計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和高級(jí)傳感技術(shù)為一體的網(wǎng)絡(luò)框架，負(fù)責(zé)為智能變電站提供可靠的數(shù)據(jù)。因此在建設(shè)智能電網(wǎng)的過程中，應(yīng)用電力通信技術(shù)，建立一個(gè)智能通信平臺(tái)，對(duì)變電站運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，減少人為因素對(duì)變電站運(yùn)行的干擾，確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，滿足各種儲(chǔ)能原件與分布式電源接入的需求，提高配電網(wǎng)互動(dòng)、自愈、繼承與兼容等性能。例如配電通信網(wǎng)作為骨干網(wǎng)接入層網(wǎng)絡(luò)，涉及面廣泛，具有節(jié)點(diǎn)多和建設(shè)難度大的特點(diǎn)，導(dǎo)致有關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)指標(biāo)降低，增加信息安全隱患。因此為提高配電網(wǎng)傳輸寬帶的安全性與實(shí)時(shí)性，考慮到配電網(wǎng)通信不僅需要承載配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)系統(tǒng)本身信息數(shù)據(jù)外，還需處理智能用電網(wǎng)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)與視頻等數(shù)據(jù)，在智能電網(wǎng)配電業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中安裝PON光纖專網(wǎng)，輔以無(wú)線專網(wǎng)與寬帶PLC，在寬帶需求量較低的區(qū)域補(bǔ)充GPRS/CDMA/3G/LLTE無(wú)線公網(wǎng)通信，不僅能夠達(dá)到配電通信網(wǎng)快速布網(wǎng)的目的，還能提高智能配電業(yè)務(wù)處理能力，實(shí)現(xiàn)高速通信的目的。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在新形勢(shì)下，智能電網(wǎng)逐漸向自動(dòng)化、智能化、專業(yè)化和個(gè)性化發(fā)現(xiàn)發(fā)展，電力通信應(yīng)用到智能電網(wǎng)中，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支持。但是在實(shí)際應(yīng)用電力通信的過程中，要想充分發(fā)揮電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的效用，必須了解熟悉電力通信的關(guān)鍵技術(shù)，并將其靈活運(yùn)用到配電網(wǎng)、變電站、電力輸送、安全防護(hù)以及用電系統(tǒng)中，提高智能電網(wǎng)運(yùn)行效率與水平，從而確保智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

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